Quizás se pregunte cómo las tuberías y las mangueras pueden soportar la gran presión del agua que las atraviesa. Gran parte de esto se reduce a comprender la física detrás de ellos. Los ingenieros verifican estos estándares probando qué tan fuertes son las mangueras, y la presión de trabajo máxima permitida (MAWP) es una herramienta clave para establecer límites seguros para una manguera.
Presión de trabajo máxima permitida (MAWP)
Puede calcular elPresión de trabajo máxima permitida (MAWP), la presión máxima para una manguera, usando la fórmula
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
para el valor MAWPPAGen psi, límite elástico (o resistencia a la tracción) del materialSy, factor de diseñoFD, factor de articulación longitudinalFmi, factor de reducción de temperaturaFty diámetro interior de la tuberíaDo. Estos factores tienen en cuenta las características de los materiales en sí mismos, y deberá buscarlos para los materiales involucrados en el caso específico que está considerando.
Por ejemplo, si supiera que el diámetro interior de un recipiente cilíndrico es de 200 pulgadas, podría averiguar cómo usar una aleación de metal para crearlo. Utilice un material de acero al carbono con un límite elástico de 64.000 psi que tenga un grosor de 1/2 pulgada. El factor de diseño es 0,72, el factor de unión longitudinal es 1,00 y el factor de reducción de temperatura es 1,00. Usando la fórmula, puede calcular un MAWP como:
\ begin {align} P & = \ frac {2 × 64,000 \; \ text {psi} × 0.72 × 1.00 × 1.00 × 0.5 \; \ text {in}} {200 \; \ text {in}} \\ & = 230.4 \; \ text {psi} \ end {alineado}
Estándares MAWP
Como MAWP está definido por la Organización Internacional de Normalización, los recipientes a presión generalmente tienen parámetros de diseño para sus diversas características, como el grosor de la pared o el radio interior de la manguera vasos. Los ingenieros los revisan de cerca para asegurarse de que sus diseños puedan soportar la presión, temperatura, corrosión adecuadas y cualquier otra cosa que pueda obstaculizar su rendimiento. Las pruebas que utilizan agua a presión determinan la presión de prueba hidrostática para asegurarse de que los recipientes puedan resistir las fuerzas adecuadas de su uso. Los fabricantes también pueden utilizar otras pruebas.
Por ejemplo, la empresa Penflex reduce sus cálculos de MAWP en un 20 por ciento para tener en cuenta el calor involucrado que afecta el límite elástico de sus alambres trenzados durante el proceso de soldadura. Incluso tienen en cuenta los factores de ajuste que afectan al MAWP a altas temperaturas.
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos ha establecido estándares tales que los recipientes deben cumplir con 100 libras por pulgada cuadrada (100 psi) y deben tener un volumen suficiente para contener 10,000 galones de líquido. El ejemplo anterior de 230.4 psi MAWP cumple con la clasificación de presión requerida de 100 psi.
Fórmula de presión de diseño alternativo
También puede probar la durabilidad de un recipiente con la fórmula de Barlow,P = 2S t / D, por presiónPAG, estrés permitidoSen psi, espesor de paredty diámetro externoDpara probar cómo la presión interna de una tubería se mantiene frente a la resistencia del material. Cuando use esta fórmula, asegúresetyDtienen las mismas unidades para que ambos lados de la ecuación permanezcan equilibrados.
Puede utilizar la fórmula de Barlow para calcular la presión interna, la presión de ruptura máxima, la presión de funcionamiento máxima permitida (MAOP) y la presión hidrostática del molino. Calcula la presión interna utilizando el límite elástico para la tensión permisibleSy calcular la presión resultante. De manera similar, puede calcular la presión de rotura final utilizando el límite elástico máximo paraS.
Utilice el límite elástico mínimo especificado (SMYS) paraS, o la fuerza asociada con una determinada especificación, para determinar MAOP. La presión hidrostática del molino utiliza una fracción del límite elástico especificado, la tensión a la que se produce una cantidad específica de deformación plástica, paraS. Este límite elástico especificado es generalmente el 60% del límite elástico máximo.